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一個有缺陷的操作系統(tǒng)絕不是一件好事情。就像計算機一樣，我們的細胞依賴于操作系統(tǒng)促進正常功能運行?；虮磉_程序由我們的細胞依賴的軟件代碼組成，而且每種細胞類型由它自己的程序所控制。遭受破壞的程序能夠促發(fā)疾病。 細胞操作系統(tǒng)能夠被病毒、突變或當(dāng)細胞從一種類型變成另一種類型時產(chǎn)生的功能失常所破壞。不像計算機能夠使用一個操作系統(tǒng)作為全部存在，分化中細胞成熟---比如從干細胞分化為神經(jīng)細胞或者肌細胞---時需要切換操作系統(tǒng)。簡單而言，分化需要兩種關(guān)鍵性步驟：在初始操作系統(tǒng)中有活性的基因必須失活；新操作系統(tǒng)中的基因必須開啟。如果這種轉(zhuǎn)換有瑕疵的話，過渡細胞(transitioning cell)可能發(fā)生死亡或者由一種導(dǎo)致疾病的程序驅(qū)動產(chǎn)生。 美國白頭山研究所科學(xué)家開展的新研究揭示一種酶賴氨酸特異性去甲基酶1(lysine-specific demethylase 1, LSD1)在胚胎干細胞分化為其他細胞類型時發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。他們的研究結(jié)果在線發(fā)表在《自然》期刊上。 已知LSD1在發(fā)育上起著關(guān)鍵性作用，但是在操作系統(tǒng)切換時它在分化期間所起的關(guān)鍵作用人們知之甚少。 這篇論文的作者Steve Bilodeau是白頭山研究所成員Richard Young實驗室的一名博士后研究員。他說，“但是這項研究證實在之前細胞狀態(tài)中有活性的基因被關(guān)閉也是至關(guān)重要的。如果不能關(guān)閉，新細胞被破壞。” 通過研究細胞狀態(tài)轉(zhuǎn)變期間所發(fā)生的基因沉默，Bilodeau和這篇《自然》研究論文的共同作者Warren Whyte重新確定了LSD1的作用和描述了一種之前人們不知道的沉默基因的機制。 當(dāng)他們研究分化期間必須被關(guān)閉的胚胎干細胞操作系統(tǒng)基因時，Whyte和Bilodeau發(fā)現(xiàn)LSD1結(jié)合到干細胞基因增強子---一小段DNA片段，能夠被增強基因轉(zhuǎn)錄和表達的蛋白所結(jié)合。當(dāng)LSD1接收導(dǎo)致干細胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦臃只募毎麪顟B(tài)的信號時，它發(fā)揮作用并且沉默胚胎干細胞基因的增強子。當(dāng)它們的增強子不再起作用時，干細胞基因轉(zhuǎn)錄被沉默，從而關(guān)閉干細胞操作系統(tǒng)。當(dāng)這發(fā)生時，該細胞的新操作系統(tǒng)其他機制被開啟。 Whyte說，“這揭示LSD1在細胞分化上所起的關(guān)鍵性功能。這種酶解除干細胞增強子的功能，因而允許新細胞完全在新操作系統(tǒng)參數(shù)內(nèi)發(fā)揮功能。” 盡管這項研究集中研究一種酶在正常細胞中所起的作用，但是Young看到更廣的應(yīng)用。LSD1是一種調(diào)節(jié)基因活性和染色體結(jié)構(gòu)的分子，因此關(guān)于LSD1的這些發(fā)現(xiàn)可能為相關(guān)調(diào)節(jié)物如何發(fā)揮功能提供啟示。而且，知道一種機制如何在正常細胞中起作用將為找出是什么導(dǎo)致異常細胞出錯提供堅實的基礎(chǔ)。 Young說，“這些新知識將為我們理解在諸如癌癥之類疾病中有缺陷的操作系統(tǒng)更進一步。這可能給我們在開發(fā)治療這些疾病的藥物提供新視角。” |
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